Устройство для измерения нелинейных искажений четырехполюсника Советский патент 1989 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых значений продуктов нелинейных искажений четырех- , полюсников, например, усилителей звуковой частоты (УЗЧ).

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений

компенсации. В измерительном канале сигнал генератора 1 через пассивный корректор 2 поступает на входной зажим 3 измеряемого четырехполюсника, другой входной зажим 4 которого замкнут на корпус, затем с выходных зажимов 8 и 9 измеряемого четырехполюсника через изолированный от корпуса

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения малых значений продуктов нелинейных искажений, например, усилителей звуковой частоты. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений продуктов нелинейных искажений четырехполюсников. Устройство содержит генератор 1 сигналов, пассивный корректор 2, входные зажимы 3 и 4 подключения измеряемого четырехполюсника , фазоинвертор 5, сумматор 6, изолированный от общей шины аттенюатор 7, выходные зажимы 8 и 9 измеряемого четырехполюсника, полосовые фильтры 10 и 11, вольтметр 12 переменного тока, полосой фильтр 13 и вольтметр 14 переменного тока. Введение в измерительный канал и канал компенсации близких по передаточной функции полосовых фильтров обеспечивает, как и в прототипе, требуемую величину компенсации паразитного напряжения сигнала генератора, а реализация фильтров на пассивных элементах позволяет исключить погрешность измерений, обусловленную образованием нелинейных искажений в активных элементах устройств. Повышена производительность измерений при массовом контроле четырехполюсников. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

малых нелинейных искажений четырехпо- 10 аттенюатор 7, полосовой фильтр 11

20

25

30

люсника.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема полосового фильтра.

В устройстве для измерения продук-15 тов нелинейных искажений четырехполюсника генератор 1 сигналовt на выходе которого может быть установлен синусоидальный сигнал или сумма двух сигналов, расположенных рядом по частоте или полосе шума, соединен с входом пассивного корректора 2, имеющего АЧХ обратную номинальной характеристике четырехполюсника, выход пассивного корректора 2 в свою очередь соединен с входным зажимом 3 измеряемого четырехполюсника, другой входной зажим 4 которого соединен с общей шиной, а также фазоинвертор 5, выходом соединенный с одним из ВУО- дов сумматора 6, изолированный от общей шины аттенюатор 7 своими входами соединен с выходными зажимами 8 и 9 четырехполюсника, дополнительно между выходом генератора 1 сигналов, вторым входом сумматора 6, а также между двумя выходами изолированного от корпуса аттенюатора 7 и входом фазоинвертора 5 вместе с третьим входом сумматора 6 включены полосовые фильтры 1C и 11 (полосовой фильтр 1 1 изолирован от общей шины), настроенные на пропускание измеряемого продукта искажений, а выход сумматора 6 соединен с входом вольтмет- 45 ра 12 переменного тока и с входом полосового фильтра 13, выходом соединенного с вольтметром 14, при этом полосовой фильтр 13 настроен на пропускание сигнала генератора 1 .50

Устройство работает следующим образом .

Испытательный сигнал с выхода генератора сигналов поступает на входы измерительного канала и канала

35

40

фазоинвертор 5, последовательно ченный в цепь одного из выходов лосового фильтра 11, сигналы ди ренциально поступают на два вхо сумматора 6. Одновременно с эти нал с выхода генератора 1 через лосовой фильтр 10с передаточной ф цией, близкой к передаточной фу полосового фильтра 11, попадает противофазе на вход сумматора 6 результате этого на выходе сумм ра 6 возникает компенсация пара го напряжения сигнала генерато которая усилена ослаблением эт пряжения в полосовом фильтре 1 то же время напряжение измеряем продукта искажений попадает на сумматора 6 без ослабления. Эфф ная компенсация сигнала генера достигается установкой аттенюа и подстройкой частоты нуля пере ной функции одного из фильтров или 11. Эффективность действия сации и ослабления полосовым фи ром 11 напряжения генератора си лов 1 контролируется с помощью метра 14. При этом продукты иск попадающие в полосу прозрачнос лосового фильтра 11, регистриру с помощью включенного непосредс но на выход сумматора 6 вольтме В результате продукты искажений тырехполюсника и помехи от сигн генератора 1 могут быть разделе измерены без применения других средств измерений.

Исходя из необходимости обес отсутствие источников нелинейны кажений в предлагаемом устройст лосовые фильтры 10 и 11 должны выполнены пассивными по схеме, мером которой может служить фил переменным резистором 15 (фиг.2 Этот фильтр имеет передаточную

55

H(jW)

(G.+ С1,) U -)«

цию GiCGa1 -jw CG,),/L.C -Ga

(c/G.it b G + Gi/Gi(5i 1 ьс()()G J

и

0

5

0

5 5 0

5

0

фазоинвертор 5, последовательно включенный в цепь одного из выходов полосового фильтра 11, сигналы дифференциально поступают на два входа сумматора 6. Одновременно с этим сигнал с выхода генератора 1 через полосовой фильтр 10с передаточной функцией, близкой к передаточной функции полосового фильтра 11, попадает в противофазе на вход сумматора 6. В результате этого на выходе сумматора 6 возникает компенсация паразитного напряжения сигнала генератора 1, которая усилена ослаблением этого напряжения в полосовом фильтре 11, в то же время напряжение измеряемого продукта искажений попадает на выход сумматора 6 без ослабления. Эффективная компенсация сигнала генератора 1 достигается установкой аттенюатора 7 и подстройкой частоты нуля передаточной функции одного из фильтров 10 или 11. Эффективность действия компенсации и ослабления полосовым фильтром 11 напряжения генератора сигналов 1 контролируется с помощью вольтметра 14. При этом продукты искажений, попадающие в полосу прозрачности полосового фильтра 11, регистрируются с помощью включенного непосредственно на выход сумматора 6 вольтметра 1 2. В результате продукты искажений четырехполюсника и помехи от сигнала генератора 1 могут быть разделены и измерены без применения других средств измерений.

Исходя из необходимости обеспечить отсутствие источников нелинейных искажений в предлагаемом устройстве полосовые фильтры 10 и 11 должны быть выполнены пассивными по схеме, примером которой может служить фильтр с переменным резистором 15 (фиг.2). Этот фильтр имеет передаточную функгде С, - проводимость резистора; G, G - проводимости плеч потенциометра 15 в цепи индуктивности, и цепи емкости; L,C - индуктивность и емкость

фильтра.

Из рассмотрения выражений для полюсов передаточной функции следует, что фильтр можно характеризовать час тотой резонанса

1 С()Gj Р 2i LC(),GZ

и добротностью

(2)

с, -Iч . (G + Gt) G3 LC(G,+ G3)- l--7------ --Q l l LLCIG1+ Gj G2. (3)

(C+CG)GZ+ LG,G,+ CG,/G2

Как видно из выражений (2) и (3) при G частота резонанса и доб1 °г+ G ротность не зависят от положения

движка потенциометра 15. Коэффициент передачи фильтра на частоте резонанс также не зависит от положения движка потенциометра 15. Действительно,

к (о ),:

(G2+ G3) (4)

f fp,,

Из анализа выражений для нулей передаточной функции (выражение 1) следует, что они могут быть расположены за пределами полосы прозрачности фильтра, например, на частотах близких к частоте сигнала генератора 1 , причем их значение может быть задано проводимостью плеч потенциометра, что следует из формул

G31

fe , Л (5)

где f 8 , fk - расположенные выше и ниже частоты резонанса частоты нулей.

На частотах нулей фазовый угол проходящего через фильтр сигнала генератора поворачивается на угол , равный 45 , однако при еще большем

удалении частоты нуля от частоты резонанса этот угол стремится к 90е, т.е. фазовый угол является чувствительной функцией частоты нуля этого фильтра.

Таким образом, требуемая для компенсации фазовых искажения четырехполюсника установка положительного или отрицательного сдвига фаз между

измерительным каналом и каналом компенсации в предлагаемом устройстве достигается при условии идентичности полосовых фильтров 10 и 11 регулировкой частоты нуля одного из этих фильтров с помощью потенциометра 15, при этом передаточные характеристики полосовых фильтров 10 и II в окрест-, ности их полосы прозрачности сохраняют идентичность. Следует также отметить, что фильтр (фиг.2) на частотах имеет достаточное для разделения продуктов искажений затухание, которое может быть оценено по формулам

i f

fp/Q-f; R r r f/Q-fDl

P

P

P1

0

5

о

.,

5

0

5

где f - частота сигнала генератора. Полосовые фильтры 10 и 11 не являются также источниками нелинейных искажений, если они выполнены на катушках индуктивности воздушного типа (без магнитного сердечника)tоднако , если полосовые фильтры выполнены с применением магнитных сердечников или активных элементов, то возникающие в них нелинейные искажения могут быть скомпенсированными на выходе сумматора 6 и поэтому на результат измерений оказывать влияния не будут. Сумматор в этой схеме, также как в известных устройствах может быть выполнен на операционном усилителе с параллельной отрицательной обратной связью. Поскольку сигналы в этой схеме суммируются на входных ре зисторах,на вход операционного уси- теля попадают только некомпенсированные продукты искажений измеряемого четырехполюсника, поэтому искажения сумматора оказываются (значительно) меньше величины измеряемого продукта искажений.

Формула изобретения

тенюатора, входами соединенный с дву- вторым входом сумматора, а второй Мя выходными зажимами измеряемого

с входом фазоинвертора, выход сум тора соединен с дополнительным вол метром переменного тока.

четырехполюсника, фазоинвертор, выходом соединенный с первым входом сумматора, выход которого через полосовой фильтр соединен с вольтметром.. переменного тока, о тличающе- е с я тем, что, с целью повышения

точности и производительности измере- ю пропускание измеряемого продукта ис- ний, в него введены второй и третий кажений и выполнены с возможностью

перестройки частоты нуля передаточной

функции.

от общей шины аттенюатора соединены с входами третьего полосового фильтвиде набора сменных пар фильтров,предварительно настроенных на пропускание соответствующего продукта искажений.

ра, один выход которого соединен с

/

°1h

Вход

вторым входом сумматора, а второй

с входом фазоинвертора, выход сумматора соединен с дополнительным вольтметром переменного тока.

i

виде набора сменных пар фильтров,предварительно настроенных на пропускание соответствующего продукта искажений.

15

Выход

J С

-о

Фиг. I